 |
спектральной плотностью излучения называется энергия, излучаемая единицей поверхности тела в единицу времени при данной длине волны, т. е. в спектральном диапазоне от l до l + dl
|
|
|
|
спектральной плотностью излучения называется энергия, излучаемая единицей поверхности тела в единицу времени при данной длине волны, т. е. в спектральном диапазоне от l до l + dl
Еl = Е / l Вт / м3.
Элемент поверхности любого тела излучает энергию по всем направлениям в пределах полусферы, однако, распределение энергии по различным направлениям может быть различным.
угловой плотностью излучения, I называется количество энергии, излучаемое единицй поверхности тела в единицу времени в пределах телесного единичного угла, ось которого составляет угол q с нормалью к данной поверхности, Вт / ( м2× стер )
Iq = d2Q / ( dF× dw ) = dE / dw,
где dw - телесный угол, стерадиан.
Соответственно спектральная угловая плотность излучения, Вт/м× стер
Il q = d2Ql / ( dF× dw ) = dEl / dw.
Яркостью излучения называется величина потока излучения в единице телесного угла, отнесенная к единице площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению излучения.
В = d2Q / dF× dw× cosq = dE / dw× cosq.
Если измерить элементарный лучистый поток посылаемый абсолютно черной площадкой dF в единице телесного угла в различных направлениях i0 = dE0 / dw, легко убедиться, что этот поток изменяется пропорционально косинусу угла q между нормалью к площадке dF и направлением излучения.
В нормальном к площадке направлении i0 лучистый потокдостигает максимального значенияи уменьшается по мере увеличения угла q.
Аналогичным образом изменяется также в зависимости от направления и видимая величина излучающей поверхности, т. е. проекция излучающей площадки dF на плоскость перпендикулярную направлению излучения
|
|
|
dFN = dF× cos q.
Однако соотношение этих величин, т. е. удельный тепловой поток с единицы нормальной к направлению излучения поверхности dFN в единице телесного угла, или яркость остается постоянной и не зависит от направления.
В = i0 (q) / dFN (q) = dE0(q) / dFN(q)× dw.
Соответственно спектральная яркость излучения
Вl = dEl / dw× cos q.
Связь между яркостью и плотностью потока полусферического ( в пределах телесного угла w = 2p) излучения изотропно излучающего тела устанавливает выражение
В = Е / p.
То есть яркость диффузно излучающего тела в p раз меньше его плотности лучистого потока ( плотности интегрального излучения ).
3. ВИДЫ ЛУЧИСТЫХ ПОТОКОВ
Если между данным телом и другими, окружающими его телами, происходит лучистый теплообмен, то поверхность тела испускает не только собственное излучение, но и ту часть падающего на него излучения, которая отражается этой поверхностью.
Сумма собственного излучения тела и излучения отраженного называется эффективным излучением. Это фактическое излучение тела, которое мы ощущаем или измеряем приборами.
эффективное излучение зависит от физических свойств и температуры не только данного тела, но и других окружающих его тел, а так же от формы, размеров и относительного расположения тел в пространстве.
Таким образом, плотность потока эффективного излучения выражается
ЕЭФФ = Е + ЕОТР = Е + R× ЕПАД (1)
В процессе теплообмена с окружающими телами на поверхность данного тела поступает падающее излучение. Часть этого излучения поглощается телом, однако, в связи с тем, что часть своей энергии данное тело передает окружающим его телам в виде собственного излучения, результат теплообмена, т. е. количество тепла получаемое ( или отдаваемое ) поверхностью данного тела в процессе лучистого теплообмена, должен быть выражен как разность между поглощенным и собственным излучением. Эта разность называется результирующим излучением. Так как падающее излучение определяется температурой и свойствами окружающих тел, то физические количества собственного и отраженного излучения неодинаковы, их спектры различны. Однако для тепловых расчетов это различие не имеет значение.
|
|
|
Плотность результирующего потока тепла выражается следующим образом.
|
|
|
